O transporte ferroviário é fundamental para os planos da Europa de se tornar neutro em carbono até 2050, mas os trens barulhentos representam um obstáculo que precisa ser superado.
"Temos muita resistência das pessoas (vivas) ao lado dos trilhos que são contra toda construção e modernização das linhas", disse Rudiger Garburg, consultor sênior de tecnologia de ruído e vibrações da empresa ferroviária alemã Deutsche Bahn AG. "É realmente um gargalo, (quando) falamos em transformar o transporte e transferir o tráfego do rodoviário para o ferroviário."

As emissões de gases com efeito de estufa provenientes dos transportes na Europa aumentaram em 2018 e 2019, de acordo com a Agência Europeia do Ambiente, e o transporte rodoviário foi responsável por quase três quartos dessas emissões. Na sua Estratégia de Mobilidade Sustentável e Inteligente, a Comissão Europeia pretende transferir o tráfego rodoviário para ferroviário e duplicar o tráfego ferroviário de passageiros de alta velocidade em toda a Europa até 2030 e dobrar o transporte ferroviário de mercadorias até 2050.

Para obter a adesão da comunidade, no entanto, os governos e as empresas ferroviárias precisam reduzir o ruído ferroviário. "O ruído é sempre um problema do sistema, não apenas do trem", disse Garburg, que é membro dos projetos FINE 1 e FINE 2 da Shift2Rail para reduzir ruído, vibrações e uso de energia. Um sistema ferroviário inclui os trens, suas rodas, os trilhos e os trilhos que os sustentam.

Para trens de passageiros e de carga, que se movem entre 60 km e 200 km por hora, o ruído é gerado principalmente entre as rodas e o trilho. No entanto, é muito difícil determinar qual parte do sistema está fazendo o ruído.

O FINE 1, que envolveu parceiros em ferrovias, mobilidade e automação, foi um projeto amplo para conter o excesso de ruído e energia dos trens. Ele procurou modelar e prever fontes de ruído, entre outros objetivos. Essas informações são vitais tanto para os reguladores quanto para os fabricantes de trens.

O projeto, por exemplo, conseguiu simular o ruído dentro e fora do trem feito por rodas de ferro fundido em comparação com rodas de material compósito. "No passado, os trens usavam um sistema de freio de ferro fundido para as rodas", explicou Garburg. Embora seja bom para frenagem, o ferro rasgou ao longo do tempo, tornando as rodas muito ásperas e barulhentas. "Nos últimos anos, trabalhamos muito para encontrar mais blocos de freio (feitos de) materiais compostos, não ferro fundido".

Limite

Em 2019, os padrões revisados ​​de ruído de trens da Europa, parte de um conjunto maior de especificações ferroviárias, entraram em vigor. Ao contrário dos carros, onde os fabricantes produzem milhares de veículos, os fabricantes de trens produzem apenas um número limitado. "Você não pode construir um protótipo, testá-lo e trabalhar nele", explicou Garburg. "Se você construir um novo trem, você tem que garantir que seu trem cumpra esse limite de ruído, semelhante à poluição do ar e assim por diante."

Como parte do FINE 1, os membros do projeto desenvolveram requisitos verificáveis ​​e realistas para caracterizar as fontes de ruído. Essas especificações são importantes para criar padrões a serem seguidos pelos fabricantes e, finalmente, tornar os trens mais silenciosos. Seu sucessor, o FINE 2, planeja levar essa pesquisa ainda mais longe e ajustar seus modelos de previsão de fontes de ruído.

"No FINE 2, temos procedimentos especiais de medição", disse Garburg. A equipe usa uma câmera acústica, um conjunto de 30 a 40 microfones, para capturar o som do sistema ferroviário. Ele a compara a uma câmera térmica, na qual você vê partes amarelas, vermelhas e verdes de um prédio para criar um mapa de calor. "Usaremos esses procedimentos para o ruído para obter imagens que mostrem claramente onde estão as principais fontes de ruído", disse ele.

Modelos melhores também podem permitir que os fabricantes de trens obtenham certificação virtual para seus trens para mostrar que cumprem os padrões da UE. Todos os trens precisam ser certificados pelas autoridades reguladoras antes de serem permitidos na pista, mas esse processo pode ser caro e demorado.

No projeto parceiro da Shift2Rail, TRANSIT, a certificação virtual é o "sonho no horizonte", diz Ines Lopez Arteaga, professora de engenharia mecânica da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda. "Economizaria muito dinheiro, tempo e recursos para poder fazê-lo com base em cálculos."

Mas há muitos marcos de pesquisa a serem alcançados primeiro, disse o Prof. Lopez Arteaga, que é líder do projeto TRANSIT. Temos ferramentas para prever de onde vem o ruído do trem, mas elas podem ser melhoradas, diz ela.

Certificado

No momento, ela diz que é possível medir o ruído geral que um trem faz nos trilhos, mas a estimativa dos componentes separados precisa ser mais precisa. Com essas informações, seria possível não apenas tornar os trens mais silenciosos, mas também facilitar a certificação de novos trens.

Mas os trens também precisam ser testados em um tipo específico de trilho – um cuja suavidade não prejudique ou forneça medições de ruído excessivamente positivas. Ela compara os trens nos trilhos a uma criança brincando com bolinhas de gude. "Se você rolar uma bolinha de gude na mesa, faz barulho. Nos trens, são as rodas nos trilhos. Você tem um barulho diferente dependendo da aspereza da mesa, se é de inox ou madeira, por exemplo", disse ela. .

"Não é fácil encontrar o caminho certo", explicou o Prof. Lopez Arteaga. "Você esperaria que com tantos milhares de quilômetros de ferrovia na Europa isso não deveria ser um problema, mas é."

Um dos objetivos do projeto é traduzir as medições de ruído de uma trilha para outra. "Isso seria uma vantagem muito grande", disse ela. "Isso reduziria as restrições no tipo de pista em que você pode testar."

Ruído

Existem também outros componentes, além das rodas e trilhos, que aumentam o ruído que um trem faz quando passa.

Por exemplo, os trens mais antigos tinham seus aparelhos de ar condicionado embaixo do vagão, mas os trens modernos foram rebaixados para permitir que pessoas com menos mobilidade entrassem e saíssem do vagão com mais facilidade. Como resultado, os aparelhos de ar condicionado estão agora em cima do vagão, onde aumentam o ruído do trem.

"Os modelos que estamos desenvolvendo com a ajuda dos fabricantes visam estabelecer melhores requisitos para seus equipamentos", disse o Prof. Lopez Arteaga.

O aspecto do projeto que ela está particularmente entusiasmada é a modelagem é a identificação de fontes de ruído em trens de alta velocidade. "Eles querem que identifiquemos o ruído, mas também a direção em que está indo. Isso é realmente um desafio."

Assim que a equipe do TRANSIT tiver seus resultados, ela os compartilhará com o FINE 2 para avaliar e verificar suas descobertas, diz o Prof. Lopez Arteaga.

Todos esses são 'pequenos passos' no caminho para caracterizar o comportamento de todo o sistema ferroviário, diz ela. "Eu amo trens; eles são um sistema realmente interessante. Toda a ferrovia - a rede, o sistema, os trens - é tão complexa, há muito mais do que aparenta."